基于数据同化方法的挑流泄洪雾化对环境影响的数值研究

论文摘要

泄洪雾化的影响和评价一直是研究的热点和难点,泄洪雾化的影响状况与坝区局地天气的变化息息相关。本文通过提出泄洪雾化的天气环境影响松弛同化方法,对坝区泄洪雾化的天气环境影响进行研究。论文的主要内容如下:(1)为泄洪雾化影响下温度和相对湿度的同化数据变化提供了依据。应用WRF数值天气预报模式,对锦屏一级水电站一次降水过程进行模拟,得到降雨过程中降雨强度对局地环境温度和相对湿度的影响关系,随着雨强的升高,温度逐渐降低,相对湿度逐渐升高。(2)验证了松弛同化方法的有效性。对安宁河谷区域进行天气数据松弛同化,通过对温度和风速观测数据的同化结果,分析评价同化方法对于常规观测资料的模拟结果。结果表明,经过数据同化的模拟结果优于未同化的结果。(3)基于WRF数值模式,结合松弛同化方法,将锦屏一级水电站泄洪时的水舌风、温度和相对湿度等参数,融入WRF数值模式的物理场中。在促进雾消散天气型的条件下,得到了泄洪时段雾化对局地天气要素影响情况。(4)建立了向家坝水电站底流和挑流泄洪雾化影响模型。根据不同消能方式对水电站风速、风向、温度和相对湿度进行数据同化。结果表明,底流消能对坝址区域的影响程度和范围较小,挑流消能对坝址区域的程度和范围影响较大。论证了向家坝水电站不同消能形式下泄洪雾化对局地天气要素的影响。(5)建立了 BHT和RM水电站泄洪雾化预测模型。选取拟泄洪时段,将水舌风、温度和相对湿度等参数,融入到WRF数值模式中,预测BHT和RM水电站拟泄洪时段泄洪雾化对局地天气要素的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 泄洪雾化的研究现状
•     1.2.1 泄洪雾化现象
•     1.2.2 泄洪雾化的数值研究现状
•   1.3 中尺度和受泄洪影响下局地天气要素的数值研究现状
•   1.4 天气分型研究现状
•   1.5 本文的研究内容和技术路线
•     1.5.1 研究内容
•     1.5.2 技术路线
•   1.6 本文的创新点
• 第2章 WRF中尺度大气数据同化模式
•   2.1 WRF模式概述
•   2.2 WRF模式控制方程和物理参数化方案
•     2.2.1 模式控制方程
•     2.2.2 WRF模式的物理参数化方案
•   2.3 WRF模式的数据同化
•     2.3.1 数据同化方法的基本概念
•     2.3.2 数据同化方法
•   2.4 本章小结
• 第3章 降雨对局部气象要素影响的研究
•   3.1 锦屏一级一次降雨过程模拟
•   3.2 模拟区域及参数化方案设置
•   3.3 模拟结果分析
•     3.3.1 降雨
•     3.3.2 温度
•     3.3.3 相对湿度
•     3.3.4 模拟结果分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 安宁河谷中尺度数据同化模拟研究
•   4.1 安宁河谷地区概述
•   4.2 模拟区域的参数设定
•   4.3 模拟结果分析
•     4.3.1 风场
•     4.3.2 温度
•     4.3.3 模拟结果分析和评价
•   4.4 本章小结
• 第5章 锦屏一级泄洪对天气环境影响的模拟研究
•   5.1 锦屏一级水电站工程概况
•   5.2 锦屏一级水电站泄洪时间段天气型归类
•   5.3 模拟区域和参数化方案设置
•   5.4 同化数据设置
•   5.5 模拟结果分析和评价
•     5.5.1 风场
•     5.5.2 温度
•     5.5.3 相对湿度
•     5.5.4 模拟结果分析
•   5.6 本章小结
• 第6章 向家坝水电站泄洪对天气环境影响的模拟研究
•   6.1 向家坝水电站工程概况
•   6.2 向家坝水电站泄洪时间段天气型归类
•   6.3 模拟区域和参数化方案设置
•   6.4 同化数据设置
•   6.5 底流泄洪模拟结果分析和评价
•     6.5.1 风场
•     6.5.2 温度
•     6.5.3 相对湿度
•     6.5.4 底流消能模拟结果分析
•   6.6 挑流泄洪模拟结果分析和评价
•     6.6.1 风场
•     6.6.2 温度
•     6.6.3 相对湿度
•     6.6.4 挑流消能模拟结果分析
•   6.7 向家坝底流和挑流泄洪雾化模拟结果比较
•   6.8 本章小结
• 第7章 BHT水电站泄洪对天气环境影响的模拟研究
•   7.1 BHT水电站工程概况
•   7.2 BHT水电站模拟时间段天气型归类
•   7.3 模拟区域和参数化方案设置
•   7.4 同化数据设置
•   7.5 模拟结果分析和评价
•     7.5.1 风场
•     7.5.2 温度
•     7.5.3 相对湿度
•     7.5.4 模拟结果分析
•   7.6 本章小结
• 第8章 RM水电站泄洪对天气环境影响的模拟研究
•   8.1 RM水电站工程概况
•   8.2 RM水电站模拟时间段天气型归类
•   8.3 模拟区域和参数化方案设置
•   8.4 同化数据设置
•   8.5 模拟结果分析和评价
•     8.5.1 风场
•     8.5.2 温度
•     8.5.3 相对湿度
•     8.5.4 模拟结果分析
•   8.6 本章小结
• 第9章 结论与展望
•   9.1 结论
•   9.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宋佳星

导师: 张华

关键词: 泄洪雾化,松弛同化,环境影响

来源: 华北电力大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 华北电力大学(北京)

基金: 国家重点研发计划,“水利工程环境安全保障及泄洪消能技术研究(2016YFC0401700)”

分类号: TV135.2

DOI: 10.27140/d.cnki.ghbbu.2019.000378

总页数: 84

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